Oktober 15, 2014
Forscher der Purdue University verwenden Ultraschallbilder wie dieses, um abdominale Aortenaneurysmen zu untersuchen, eine potenziell tödliche Erkrankung, die die 13. führende Todesursache in den Vereinigten Staaten ist. (Purdue University photo/Weldon School of Biomedical Engineering)
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WEST LAFAYETTE, Ind. – Forscher untersuchen die Nützlichkeit von Ultraschallbildern zur Untersuchung gefährlicher Bauchaortenaneurysmen, einer Ausbuchtung der Aorta, die in der Regel tödlich ist, wenn sie reißt, und für die es keine wirksame medizinische Behandlung gibt.
Abdominale Aortenaneurysmen sind die 13. häufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten und fordern jährlich etwa 15.000 Todesopfer.
„Meistens wissen die Menschen nicht einmal, dass es da ist, aber wenn es reißt, haben sie innere Blutungen aus der größten Arterie im Körper“, sagte Craig Goergen, ein Assistenzprofessor an der Weldon School of Biomedical Engineering der Purdue University. „In achtzig Prozent der Fälle stirbt der Patient, bevor er ins Krankenhaus kommt.“
Forscher haben eine Methode namens Hochfrequenz-Ultraschall bei Kleintieren angewandt, um Veränderungen beim Fortschreiten von Bauchaorten-Aneurysmen bei Labortieren zu messen. Indem sie mehr über Aneurysmen auf molekularer Ebene erfahren, könnten die Forscher in der Lage sein, Medikamente oder Stammzelltherapien zu entwickeln, um zu verhindern, dass sie größer werden, sagte Goergen (ausgesprochen Gor-Jen).
Die neuen Erkenntnisse werden in einer Arbeit vorgestellt, die der Doktorand Evan Phillips am 25. Oktober auf der Jahrestagung der Biomedical Engineering Society in San Antonio präsentiert.
Die Forscher sind in der Lage, kleine Veränderungen im Gefäß zu verfolgen, während sich das Aneurysma bildet. Die Ultraschallbildgebung ermöglicht die Visualisierung der Arterienschichten, die sich oft voneinander trennen, während das Gefäß wächst.
„Die Entwicklung dieser Aneurysmen ist ein vielschichtiger Prozess, der noch nicht vollständig charakterisiert ist, und es gibt bisher keine Therapeutika, die das Fortschreiten des Aneurysmas wirksam verhindern können“, sagte Goergen. „Wir wollen verstehen, wie Aneurysmen entstehen und wachsen, damit wir bessere Strategien entwickeln können, um dies zu verhindern.“
Die Ultraschalltechnik verwendet auch Farbdoppler-Bildgebung, die es den Forschern ermöglicht, farbkodierte Blutflussdaten zu sammeln, die die Richtung und Geschwindigkeit der Zirkulation zeigen, beides Faktoren, die die Entwicklung und Ausdehnung von Aneurysmen beeinflussen könnten. Die Frequenz einer Welle ändert sich, wenn sie sich auf den Betrachter zu oder von ihm weg bewegt, ein Phänomen, das als Doppler-Effekt bekannt ist. Farb-Doppler-Bilder zeigen einen roten Fluss, der sich auf den Ultraschallwandler zubewegt, und einen blauen Fluss, der sich von ihm wegbewegt.
Die Bemühungen legen den Grundstein für künftige Studien, die diese Methoden in einem klinischen Umfeld oder zur Untersuchung potenzieller Therapeutika einsetzen könnten, sagte er.
Menschliche Aortenaneurysmen beginnen typischerweise bei einem Durchmesser von 3 bis 4 Zentimetern und befinden sich im Bauchraum unterhalb der Nieren. Die Aorta verläuft vom Herzen durch den Körper und verzweigt sich schließlich in zwei kleinere Arterien, die zu den Beinen führen.
Am meisten gefährdet sind ältere Männer, die unter hohem Blutdruck leiden und in der Vergangenheit geraucht haben. Männern über 65, auf die dieses Profil zutrifft, wird empfohlen, sich von ihrem Arzt per Ultraschall untersuchen zu lassen, um festzustellen, ob sie ein Aneurysma haben.
„Solange man keine pulsierende Masse spürt, keine ungewöhnlichen Rückenschmerzen hat oder nicht per Ultraschall untersucht wird, erfahren die meisten Menschen nicht einmal, dass sie ein Aneurysma haben. Wenn die Diagnose gestellt wird, behandeln die meisten Chirurgen keine Aneurysmen, die kleiner als 4 Zentimeter sind. Leider gibt es kein Medikament, das das Wachstum von Aneurysmen verhindern kann“, so Goergen. „Ärzte können Ihnen Statine geben, um Ihren Cholesterinspiegel zu senken, oder Medikamente gegen Bluthochdruck, um Ihren Blutdruck zu senken, aber es gibt keine Medikamente, die die Ausdehnung von Aneurysmen direkt verhindern können“, so Goergen.
Forscher können jedoch Labortiere untersuchen, die die Bedingungen beim Menschen nachahmen, um Einblicke in die Mechanismen hinter Aneurysmen zu erhalten. Die von Goergen geleitete Gruppe nutzte die Ultraschallbildgebung, um Veränderungen über einen Zeitraum von vier Wochen zu quantifizieren, während sich Aneurysmen in Mäusen und Ratten entwickelten und ausdehnten.
„Wir verwenden dreidimensionalen Ultraschall, mit dem die gesamte Aorta rekonstruiert werden kann“, sagte Goergen.
Da diese Technik nicht invasiv ist, könnte sie schließlich auch beim Menschen eingesetzt werden, um das Fortschreiten von Aneurysmen zu diagnostizieren und zu verfolgen.
Die Konferenzarbeit wurde von Phillips, den Studenten Alexa Yrineo und Hilary Schroeder, dem Doktoranden Frederick Damen, den Studenten Amy Bogucki, Shadman Jubaer, Amelia Adelsperger und Rebecca Foley, der Postdoktorandin Ashley Nicole Blaize, Ji-Xin Cheng, einem Professor der Weldon School of Biomedical Engineering und der Abteilung für Chemie, und Goergen verfasst. Katherine Wilson, eine Studentin der Biomedizintechnik an der University of Arkansas, nahm ebenfalls an der Forschung im Rahmen des Summer Undergraduate Research Fellowship (SURF) Programms teil.
Autor: Emil Venere, 765-494-4709, [email protected]
Quelle: Craig J. Goergen, 765-494-1517, [email protected]
ABSTRACT
Entwicklung und Anwendung von Ultraschalltechniken zur Untersuchung der Pathogenese bei experimentellen Bauchaortenaneurysmen
E. Phillips, A. Yrineo, H. Schroeder, F. Damen, A. Bogucki, S. Jubaer, A. Jackson, R. Foley, N. Blaize, J-X. Cheng, and C. Goergen
Purdue University, West Lafayette, IN
Abdominale Aortenaneurysmen (AAAs) sind pathologische Erweiterungen der Aorta, die mit erheblicher Morbidität und Mortalität aufgrund von Rupturen verbunden sind. Die Entstehung von AAA ist ein multifaktorieller Prozess, der noch nicht vollständig charakterisiert ist, und es gibt bisher keine Therapeutika, die das Fortschreiten des Aneurysmas wirksam verhindern könnten. Es wurden jedoch Nagetiermodelle entwickelt, die das menschliche Krankheitsbild nachahmen und Einblicke in die Mechanismen der Pathogenese bieten. Ziel dieser Studie ist es, die anatomischen und biomechanischen Veränderungen, die während der Aneurysmaprogression auftreten, mit Hilfe fortschrittlicher In-vivo- und Ex-vivo-Bildgebungsverfahren in Nagetier-AAA-Modellen zu quantifizieren.